equilibrio químico – condición donde la concentración de productos y reactivos no cambia con el tiempo
15.1: El concepto de equilibrio
en equilibrio
[k_f [A] = k_r [B] nonumber ]
allí para la relación
[ displaystyle frac {[B]} {[A]} = frac {k_f} {k_r} = textit {constante} nonumber ]
15.2: La constante de equilibrio
se puede alcanzar la condición de equilibrio desde la dirección hacia adelante o hacia atrás
Cato Maximillian Galdberg (1836-1902) y Peter Wauge (1833-1900)
- Ley de acción de masas: relación entre las concentraciones de reactivos y productos en equilibrio
If (aA + bB rightleftharpoons pP + qQ )
entonces se puede construir una expresión de equilibrio
[ displaystyle K_c = frac {[P] ^ p [Q] ^ q} {[A] ^ a [B] ^ b} nonumber ]
- la expresión de equilibrio depende solo de la estequiometría de la reacción y no de los mecanismos
- constante de equilibrio:
- no depende de las concentraciones iniciales
- no importa si hay otras sustancias presentes siempre que no reaccionen con reactivos o productos
- varía con las temperaturas
- sin unidades
15.2.1 Expresando constantes de equilibrio en términos de presión, (K_p )
[ displaystyle K_p = frac {(P_P) ^ p (P_Q) ^ q} {(P_A) ^ a (P_B) ^ b} ]
15.2.2 La magnitud de las constantes de equilibrio
- (K gg 1 ); el equilibrio se encuentra a la derecha; productos favorecidos
- (K ll 1 ); el equilibrio se encuentra a la izquierda; Reactantes favorecidos
15.2.3 La dirección de la ecuación química y (K )
- la expresión de equilibrio escrita en una dirección es el recíproco de la una en la otra dirección
15.3: Interpretación y trabajo con constantes de equilibrio
15.4: Equilibrios heterogéneos
- equilibrios homogéneos – sustancias en la misma fase
- equilibrios heterogéneos – sustancias en diferentes fases
- concentración de líquido puro o sólido
- [ displaystyle frac { textit {densidad}} {M} = frac { textit {mol}} {cm ^ 3} ]
- la densidad de líquido puro o sólido es constante a cualquier temperatura
- si un sólido o líquido puro está involucrado en una reacción, su concentración se excluye de la expresión de equilibrio
- los sólidos puros deben estar presentes para alcanzar el equilibrio incluso si están excluidos de la expresión de equilibrio
15.5: Cálculo de constantes de equilibrio
determinación de concentraciones de equilibrio desconocidas
- tabule las concentraciones iniciales y de equilibrio conocidas
- calcule el cambio en la concentración que ocurre cuando el sistema alcanza el equilibrio
- utiliza la estequiometría para determinar el cambio en la concentración de especies desconocidas
- a partir de las concentraciones iniciales y los cambios en las concentraciones, calcular las concentraciones de equilibrio
15.5.1 Relacionando K c y K p
[PV = nRT ]
[P = (n / V) RT = MRT ]
[PA = [A] (RT) ]
[K_p = K_c (RT) D ^ n ]
- D n = cambio en moles de reactivos a productos
15.6: Aplicaciones de las constantes de equilibrio
- constante de equilibrio:
- la mezcla de reacción de dirección del producto procederá
- calcule las concentraciones de reactivos y productos una vez que se alcanza el equilibrio
15.6.1 Predicción de la dirección de reacción
- cociente de reacción
- en equilibrio Q = K
- Q> K; la reacción se mueve de derecha a izquierda
- Q
15.6.2 Cálculo de las concentraciones de equilibrio
15.7: Principio de Le Chatelier
Si el sistema en equilibrio se ve afectado por el cambio de temperatura, presión o concentración, el sistema cambiará la posición de equilibrio
15.7.1 Cambio en la concentración de reactivo o producto
- la adición de sustancia dará como resultado la consumación de parte de la sustancia añadida
- si se elimina la sustancia, la reacción se moverá para producir más sustancia
15.7.2 Efectos de los cambios de volumen y presión
- reduciendo el volumen, la reacción cambia para reducir el número de moléculas de gas
- aumenta el volumen, la reacción cambia para producir más moléculas de gas
- aumenta la presión, disminuye el volumen reduce el número total de moles
- los cambios en el volumen de presión no afectan a K siempre que la temperatura sea constante
- cambia las concentraciones de sustancias gaseosas
15.7.3 Efecto sobre el cambio de temperatura
- endotérmico: reactivos + calor « productos
- exotérmico: reactivos « productos + calor
- aumenta la temperatura, el equilibrio cambia en la dirección que absorbe el calor
- endotérmico: aumentar T, aumentar K
- exotérmico: aumento de T, disminución de K
- el enfriamiento cambia el equilibrio para producir calor
15.7.4 El efecto de los catalizadores
- los catalizadores aumentan la velocidad a la que se obtiene el equilibrio
- no cambia la composición de la mezcla de equilibrio